МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ. ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

3.1. Классификация методов восстановления и повышения износостойкости деталей

На транспорте, в строительстве и в ряде отраслей промышленности, где централизация ремонта подъемно-транспортных, строительных, до­рожных и погрузочно-разгрузочных машин достигла больших масшта­бов, ремонтная техника получила значительное развитие и располагает обширным арсеналом способов восстановления деталей (рис. 3.1).

Разнообразные условия эксплуатации узлов трения машин, подвер­гающихся различным видам изнашивания, в сочетании с современными требованиями обусловили необходимость разработки и совершенствова­ния технологических методов нанесения износостойких слоев металла как в целях получения биметаллических деталей, так и при проведении восстановительных операций. По данным исследований Е. JI. Воловика, износ деталей автомобилей, тракторов, подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин находится в пределах 0,01… 10 мм. При этом около 83 % деталей имеют износ до 0,6 мм. Износ по­верхностей деталей распределяется примерно следующим образом: ци­линдрических — 52 %; конических и сферических — 3 %; шлицев — 3 %; пазов, канавок, лысок — 5 %; резьб —10 %; плоских поверхностей — 1 %; зубьев шестерен — 2 %; профильных, фасонных поверхностей — 1 %; трещин и изломов — 9 %; нарушение геометрической формы — 13 %.

В настоящее время накоплен большой опыт создания износостой­ких поверхностей. Это поверхностное пластическое деформирова­ние, химико-термическая обработка, термомеханическая обработ­ка, различного рода наплавки, напыление, электролитические, элек­трохимические, полимерные покрытия и др.

Анализ результатов многолетних целенаправленных исследова­ний позволил определить основные пути повышения износостойко­сти поверхностей:

— изменение химического состава поверхностных слоев путем вне­дрения легирующих компонентов для образования структур, хоро­шо сопротивляющихся процессам изнашивания;

і*

о о	Методы ремонта (восстановления) деталей

 

____ f=Z=

Механическая

обработка

С добавочными
ремонтными
деталями

С заменой части
детали

— механическое и (или) тепловое воздействие на поверхностные слои металла, приводящие к структурным и субструктурным пре­вращениям, способствующим повышению стойкости при различных процессах изнашивания;

— нанесение на поверхности трения деталей износостойких слоев.

Вышеперечисленные соображения позволяют классифицировать

технологические методы повышения износостойкости (рис. 3.2) с учетом факторов механического, химического и термического воз­действия, позволяющих существенно изменять поверхностные свой­ства деталей.

Современные способы нанесения износостойких слоев на поверхности деталей машин представлены структурной схемой на

Рис. 3.2. Технологические методы повышения износостойкости поверхностных слоев деталей машин

рис. 3.3. Предлагаемая классификация носит условный характер, так как варианты технологических режимов нанесения слоев и видов наносимых сплавов могут повлечь за собой переход процессов из группы твердофазных в группу жидкофазных. В частности, это ка­сается плазменного, детонационного и индукционного способов. Приведенные в классификации разновидности основных способов нанесения слоев не исчерпывают всего их многообразия (их число приближается к ста и продолжает расти), однако позволяют соста­вить представление об их технологических возможностях.

Среди существующих способов восстановления быстроизна — шивающихся деталей машин ведущее место занимают ав­томатическая электродуговая наплавка сплошной или порошковой проволокой под слоем флюса (47 % от общего объема наплавочных ра­бот), вибродуговая наплавка в жидкости (10 %), в водяном паре (5 %), в углекислом газе (1 %), ручная наплавка и сварка (37 %).

Наплавка — разновидность сварки, представляет собой процесс нанесения слоя металла на поверхность детали. Согласно ГОСТ 19521-74 сварка и наплавка металлов классифицируются по физи­ческим, техническим и технологическим признакам. Сварка и на­плавка — операции родственные между собой как в отношении процессов в зоне сварки, так и по применению технологии и обору­дования. Поэтому, когда описывают процесс наплавки, в большин­стве случаев он, в равной мере, относится и к процессам сварки.

К физическим признакам относят форму вводимой энергии, на­личие давления и вид инструмента как носителя энергии. В зависи­мости от вводимой энергии сварочные процессы разделены на три класса: термический, термомеханический и механический. К терми­ческому классу относятся такие виды сварки и наплавки, которые выполняются плавлением с использованием тепловой энергии (ду­говая, газовая, высокочастотная, термитная, электрошлаковая, плаз­менная, электронно-лучевая и лазерная). К термомеханическому — с применением тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная, газопрессовая, кузнечная). К механическому — хо­лодная, трением, ультразвуковая, взрывом.

К техническим признакам относятся способ защиты зоны свар­ки, непрерывность процесса и степень механизации. По способу за­щиты металла сварка бывает: в вакууме, защитных газах, под флю­сом, в пене и в комбинированной защите. В качестве защитных га-

о и>

зов могут использоваться активные газы (углекислый газ, азот, во­дород, водяной пар и их смеси), инертные газы (аргон, гелий, их смеси) и смеси активных и инертных газов.

По непрерывности процесса различают непрерывные и преры­вистые виды сварки, а по степени механизации — ручные, механи­зированные и автоматические.

По технологическим признакам оценивают вид электрода, дуги, род и полярность тока, способ формирования шва и др.

Автоматическая наплавка является самым эффективным спо­собом повышения износостойкости быстроизнашивающихся де­талей. Посредством износостойкой наплавки можно не только вос­станавливать первоначальные размеры деталей, но и повышать их износостойкость. Автоматическая наплавка открывает широ­кие возможности и для изготовления биметаллических деталей, основа которых выполняется из дешевой углеродистой стали, а рабочий слой наплавляется специальными износостойкими спла­вами. Это позволяет получить большую экономию дорогих леги­рованных сталей, а также наиболее полно использовать ценные свойства высоколегированных сплавов, наплавляемых на рабо­чие поверхности деталей.

Для выбора рационального способа применительно к восстанов­лению конкретной детали или группе деталей следует знать техноло­гические возможности различных способов нанесения покрытий, их характерные особенности, физико-механические свойства покрытий.